BRPI0510682B1

BRPI0510682B1 - Casquilho do mancal

Info

Publication number: BRPI0510682B1
Application number: BRPI0510682-6A
Authority: BR
Inventors: Budde Frank; Brunneke Hans-Gerd; Rechtien Martin; Grube Volker; Ungruh Rainer; Rossol Michael
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2004-05-05
Filing date: 2005-05-02
Publication date: 2018-07-03
Also published as: DE102004022533B4; EP1743104A1; ZA200610123B; KR20070012697A; JP2007536476A; CN100439729C; JP4931803B2; WO2005108806A1; US20080255673A1; DE102004022533A1; US8333513B2; CN1950618A; MXPA06012712A; BRPI0510682A

Abstract

casquilho do mancal. a presente invenção refere-se a um casquilho do mancal de material sintético para uma articulação esférica, para o apoio de um pino de articulação esférica recebido podendo girar e oscilar no casquilho do mancal com, pelo menos, duas partes do casquilho la, lb que formam uma superfície de apoio interna moldada em forma de esfera oca, sendo que, em seu todo, as partes do casquilho modelam a forma de um anel do mancal 1 com, respectivamente, uma abertura 2, 3 disposta nos lados frontais do anel do mancal, situados opostos e, sendo que, transversal através de uma das seções transversais da abertura está disposta, pelo menos, uma alma 4 que liga as partes do casquilho la e 1 b.

Description

(54) Título: CASQUILHO DO MANCAL (51) Int.CI.: F16C 11/06 (30) Prioridade Unionista: 05/05/2004 DE 10 2004 022 533.8 (73) Titular(es): ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (72) Inventor(es): FRANK BUDDE; HANS-GERD BRUNNEKE; MARTIN RECHTIEN; VOLKER GRUBE; RAINER UNGRUH; MICHAEL ROSSOL

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CASQUILHO DO MANCAL.

Descrição [001] A presente invenção refere-se a um casquilho do mancai de material sintético para uma articulação esférica, para o apoio de um pino de articulação esférica recebido podendo girar e oscilar no casquilho do mancai.

[002] Articulações esféricas são empregadas em muitas áreas da construção mecânica e, em particular, na técnica de veículos automotores como componentes de grupos de construção de mecanismos de movimento e de direção. Neste caso, os casquilhos do mancai existentes nas articulações esféricas envolvem uma, assim denominada, cabeça de esfera como componente de um pino de articulação esférica, e são, por sua vez, recebidos em uma carcaça da articulação esférica. Neste caso, o pino de articulação esférica e a carcaça da articulação esférica, por um lado, estão dispostos no lado do mecanismo de movimento ou da direção e, por outro lado, estão fixados na carroceria, de tal modo que, em certos graus de liberdade definidos, os movimentos de ambos os componentes são possíveis, um em relação ao outro. O problema geral na montagem das articulações esféricas, nesse caso, reside no fato que, para uma retenção segura do pino esférico, o casquilho do mancai precisa envolver a cabeça da esfera que se encontra nele em mais da metade, a fim de evitar uma separação não intencionada entre o casquilho do mancai e o pino esférico. Em virtude do envolvimento de mais da metade do pino esférico pelo casquilho do mancai, não é mais possível conectar ambos os componentes sem problemas. Pelo contrário, o casquilho do mancai precisa ser conformado através de modo de construção particular construtivo e/ou de técnica de material, de tal modo que, durante o processo de montagem ele possa ser emborcado sobre a cabeça da esfera e, em virtude

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2/9 das suas propriedades elásticas ou outras especificações de construção, pode ser fixado na carcaça da articulação esférica, em ligação com a montagem a seguir do casquilho do mancai.

[003] Para a solução do problema, da patente DE 199 58 149 A1 são conhecidas, por exemplo, duas variantes de construção diferentes. [004] Por um lado, o casquilho do mancai pode estar equipado com uma infinidade de fendas longitudinais. Neste caso, o casquilho do mancai em si é construído, de tal modo que ele apresenta, em essência, uma reentrância moldada em forma de esfera oca, para a recepção da cabeça da esfera do pino de articulação esférica. Este pino é pressionado, através de uma abertura de introdução existente, nesta reentrância, sendo que, devido à forma fendida do casquilho do mancai, a área equipada com a abertura se dilata para fora, de tal modo que, o pino esférico pode ser introduzido.

[005] Uma outra variante da montagem resulta de acordo com a publicação citada acima pelo fato de que, o casquilho do mancai é constituído de duas partes do casquilho que formam juntas uma superfície de apoio interna moldada em forma de esfera oca, cujas partes são ligadas entre si por meio de uma chamada dobradiça de filme e, com isto, podem ser dobradas abertas sobre o pino de articulação esférica para o processo de montagem. Após a colocação, as duas partes do casquilho são fechadas e introduzidas, por sua vez, na carcaça de articulação esférica.

[006] Ambas as variantes construtivas se comprovaram perfeitamente para determinados propósitos de emprego. Na primeira forma de execução mencionada, na qual o casquilho do mancai está provido de fendas longitudinais, certamente existe a problemática que, as articulações esféricas empregadas no estado montado em geral estão expostas a uma direção de solicitação principal. As forças que surgem na direção de solicitação principal causam altas pressões de superfície

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3/9 dentro do casquilho do mancai, sendo que, as fendas necessárias para a montagem têm conseqüências desvantajosas no casquilho do mancai, uma vez que o material sintético fica enfraquecido e as partes da superfície de apoio remanescentes são altamente solicitadas de modo correspondente. Sob condições de operação desfavoráveis, isto pode levar ao fato de que, o material sintético do casquilho do mancai seja submetido a um movimento de rastejar ou de fluidez, o que significa que, as fendas se reduzem de modo irreversível, o que conduz a uma redução ou a uma eliminação da tensão prévia necessária para a liberdade de jogo na articulação esférica.

[007] Para evitar as desvantagens deste tipo, para determinados propósitos de aplicação é empregada a segunda variante de construção apresentada acima, na qual uma articulação de filme liga duas partes de casquilho entre si, e possibilita um dobramento para abertura do casquilho do mancai para fins de montagem.

[008] Neste caso, contudo, é desvantajoso que. para os casquiIhos do mancai deste tipo só possam ser empregados materiais sintéticos de alta capacidade de dilatação, uma vez que, para a forma de funcionamento da articulação de filme, são necessárias capacidades de dilatação do material de até 50%. Por isto, em geral, para casquiIhos do mancai deste tipo são empregados materiais sintéticos tais como polipropileno ou polietileno. Estes materiais, por sua vez, não têm suficiente capacidade de solicitação em certos empregos de articulações esféricas, de tal modo que, eventualmente, o tamanho de construção da articulação esférica deverá ser aumentado para a recepção das forças que surgem.

[009] A tarefa da presente invenção é, partindo da problemática descrita e das possibilidades de solução conhecidas até o momento do estado da técnica, orientadas para isto, configurar um casquilho do mancai para uma articulação esférica, de tal modo que, por um lado,

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4/9 também possam ser recebidas, sem problemas, altas forças em uma direção de solicitação e, por outro lado, sob o ponto de vista da construção e da técnica de montagem, o casquilho do mancai possa ser fabricado facilmente e possa ser facilmente manuseado.

[0010] Neste caso, essencial à invenção é o fato de que, o casquilho do mancai de material sintético para uma articulação esférica, para o apoio de um pino de articulação esférica recebido podendo girar e oscilar no casquilho do mancai é constituído de, pelo menos, duas partes do casquilho. Estas partes formam, em conjunto, isto é, quando o casquilho do mancai está introduzido na carcaça da articulação esférica, uma superfície de apoio fechada em si, interna moldada em forma de esfera oca, sendo que, em seu todo, as partes do casquilho modelam a forma de um anel do mancai com, respectivamente, uma abertura disposta nos lados frontais do anel do mancai situados opostos e, sendo que, transversal através de uma das seções transversais da abertura está disposta, pelo menos, uma alma que liga as partes do casquilho.

[0011] Através deste novo tipo de configuração é possível dobrar, de modo definido, para separar as duas partes do casquilho por meio da alma que as une, sem que seja proporcionada uma especial capacidade de dilatação do material sintético empregado. Neste caso, a capacidade de dilatação não necessária possibilita também o emprego de materiais sintéticos de alta resistência, por conseguinte, relativamente frágeis, de tal modo que, também as máximas solicitações podem ser recebidas e transmitidas por meio de variantes da articulação esférica. Neste caso, a alma que liga as partes do casquilho, de forma vantajosa, é constituída de um material sintético elástico, de tal modo que, após a montagem dessas partes na carcaça da articulação ou na esfera de articulação, as partes do casquilho chegam a uma posição definida para as outras etapas de montagem.

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5/9 [0012] Neste caso, uma execução particular prevê que, a alma que liga as partes do casquilho apresenta uma moldagem arqueada, em essência, em forma de um arco semicircular, através da seção transversal da abertura do anel do mancai.

[0013] De acordo com uma execução particular a dimensão total de construção do casquilho do mancai pode ser limitada, de modo correspondente, pelo fato de que, a alma apresenta uma seção transversal, em essência, em forma de retângulo, sendo que, a dimensão lateral maior da seção transversal está disposta na direção da seção transversal da abertura do anel do mancai. Neste caso, a dimensão lateral menor da seção transversal da alma pode corresponder, em essência, à espessura do anel do mancai. Através desta medida é garantido, por um lado, um dobramento suficiente para a separação das metades do casquilho, por outro lado, a espessura uniforme da alma impede uma formação de dobra com as dilatações excessivas do material sintético provocadas por isto, como as que surgem, por exemplo, no caso das articulações de filme.

[0014] Adicionalmente às características apresentadas, além disso, no casquilho do mancai pode ser disposto nos cantos externos do anel do mancai, pelo menos, um ressalto como elemento de segurança contra torção. Esse ressalto se encaixa em uma reentrância correspondente de uma carcaça de articulação esférica que recebe o casquilho do mancai correspondente, e impede um movimento relativo entre a carcaça de articulação esférica e o casquilho do mancai.

[0015] Além disso, uma execução apropriada do objeto da invenção prevê que, o anel do mancai e a alma sejam constituídos de materiais sintéticos de capacidade de dilatação diferente. Assim, por exemplo, o anel do mancai como elemento de funcionamento para a recepção das forças necessárias pode apresentar uma capacidade de dilatação consideravelmente menor que o material sintético da alma. Por

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6/9 meio da escolha de material correspondente, em ligação com a forma de construção da alma, a mobilidade das metades dos casquilhos é ampliada, uma em relação à outra, sem que dilatações excessivas possam ocorrer como no caso das dobradiças de filme. As composições de material diferentes entre o anel do mancai e a alma, nesse caso, podem ser realizadas, por exemplo, por meio de um processo de co-injeção ou por meio de processos de dois componentes.

[0016] Além disso, tem-se comprovado como vantajoso executar o anel do mancai e, eventualmente, a alma de material de PEEK com fibras de carbono. Esse material especial apresenta apenas uma capacidade de dilatação de cerca de 2%, e por conseguinte, é mais bem apropriado para a recepção de grandes pressões de superfície. Adicionalmente, no material sintético podem ser embutidos reforços de fibras, por exemplo, de fibras de carbono ou de fibras de vidro, o que aumenta adicionalmente a capacidade de solicitação do casquilho do mancai e, com isso, da articulação esférica.

[0017] Uma outra forma de execução apropriada do objeto da invenção, além disso, prevê que, no estado montado do casquilho do mancai esteja disposta uma fenda intermediária estreita entre as partes do casquilho do anel do mancai. Esta fenda intermediária estreita serve para a recepção de dilatações térmicas, que podem surgir nas partes do casquilho do casquilho do mancai, em conseqüência da alta solicitação térmica.

[0018] A seguir serão esclarecidos, em detalhes, dois exemplos de execução do objeto da invenção, com auxílio dos desenhos anexos. Neste caso, as figuras 1 e 2 mostram representações em perspectiva do casquilho do mancai de acordo com a invenção.

[0019] Neste caso, pode ser reconhecido que, o casquilho do mancai é constituído, em essência, de um anel do mancai 1, que apresenta uma área de segmento interna em forma de esfera oca. No lado

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7/9 superior e inferior do anel do mancai se encontra, respectivamente, uma abertura 2 e 3. No exemplo de execução representado a abertura é coberta por uma alma 4.

[0020] Além disso, da figura pode-se depreender que, o anel do mancai, designado no todo com 1, que forma o casquilho do mancai, é constituído de duas partes de casquilho 1a e 1b. Ambas formam em conjunto, em seu lado interno, a superfície de apoio moldada em forma de esfera oca, para uma cabeça de esfera de um pino de articulação esférica a ser recebido ali dentro, que não é objeto da invenção, e por isto foi dispensada sua representação.

[0021] A alma 4 liga as partes do casquilho 1a e 1b entre si, e possibilita um leve movimento relativo das partes do casquilho 1a e 1b uma em relação à outra, de tal modo que, o casquilho do mancai pode ser emborcado ou fechado sobre a cabeça da esfera de um pino de articulação esférica.

[0022] Além disso, da figura pode ser depreendido que, no contorno externo do anel do mancai 1 são encontrados dois ressaltos 5, 6 diametralmente opostos, que se encaixam em correspondentes reentrâncias de uma carcaça da articulação esférica, que envolve o casquilho do mancai, e que, com isto, impedem de modo confiável um movimento relativo entre o casquilho do mancai e a carcaça da articulação esférica. De modo alternativo, uma segurança contra torção também pode ser realizada através do assento da alma 4 em uma reentrância correspondente de uma carcaça da articulação, que recebe o casquilho do mancai, com a respectiva tampa.

[0023] Como representado na figura, a alma 4 apresenta uma seção transversal de forma retangular, sendo que, a maior dimensão lateral da seção transversal está disposta paralela à seção transversal da abertura da abertura 3 do anel do mancai 1. A menor dimensão lateral da seção transversal da alma facilita o dobramento da alma em

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8/9 conseqüência de uma compressão para fora das partes do casquilho

1ae 1b.

[0024] A alma 4 e o anel do mancai 1 podem, por exemplo, ser construídos através de um processo especial da co-injeção ou da fundição por injeção de vários componentes de materiais distintos, de tal modo que para o material sintético da alma pode ser realizada uma capacidade de dilatação maior do que para o anel do mancai 1 previsto para a recepção e a transmissão de forças. Adicionalmente os materiais sintéticos empregados podem ser aperfeiçoados em suas propriedades de emprego, por meio de reforços de fibras.

[0025] Da figura ainda pode ser depreendido que, no estado montado representado do casquilho do mancai, permanece uma fenda intermediária 7 estreita entre as partes do casquilho 1a e 1b. Esta fenda serve para a recepção de dilatações térmicas, que podem surgir nas partes do casquilho 1a e 1b em conseqüência de alta solicitação térmica.

[0026] Através da nova configuração construtiva explicada do casquilho do mancai de acordo com a invenção resulta, em particular, a vantagem que, uma alta capacidade de solicitação do casquilho do mancai, em conseqüência da possibilidade do emprego de um material sintético com alta capacidade de solicitação, está relacionada com a mínima capacidade de dilatação com a capacidade de montagem do casquilho do mancai mais fácil, pelo fato de que, as partes do casquilho 1a e 1b são facilmente pressionadas para se separar e, então, o casquilho do mancai, com a abertura 2 do anel do mancai 1, é empurrado sobre a cabeça da esfera de um pino de articulação esférica. [0027] Na figura 2 está ilustrada uma outra variante de execução do casquilho do mancai de acordo com a invenção, que se diferencia, em particular, em seu contorno externo, daquele exemplo de execução da figura 1. Os elementos essências da invenção como, por exemplo,

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9/9 a alma 4, o anel do mancai 1 com as partes do casquilho 1a e 1b, bem como, com as aberturas 2 e 3 adjacentes ao anel do mancai 1 correspondem, em suas características, ao primeiro exemplo de execução mencionado com detalhes com referência à figura 1. Existem diferenças no contorno externo do anel do mancai 1, que no exemplo de execução representado da figura 2 é executado em forma de esfera na área inferior voltada para a abertura 2, ao passo que, a área superior adjacente à área em forma de esfera, por sua vez, é executada em forma de cilindro, como também pode ser depreendido do exemplo da figura 1. Na área da abertura 3, a variante de configuração da figura 2 possui uma área de gola, que está equipada com um número de áreas de dentes projetadas radialmente. A alma 4 relevante à invenção se estende, partindo da área em forma de gola do anel do mancai 1, através do centro da abertura 3, de modo análogo ao exemplo de execução da figura 1.

[0028] Entre as partes do casquilho 1a e 1b se encontra, por sua vez, uma fenda intermediária 7 que, de modo análogo ao exemplo de execução da figura 1, serve para a compensação de tolerância. Listagem de referência anel do mancai abertura abertura alma

1a parte do casquilho

1b parte do casquilho ressalto ressalto fenda intermediária

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Casquilho do mancai de material sintético para uma articulação esférica para o apoio de um pino de articulação esférica recebido podendo girar e oscilar no casquilho do mancai, com, pelo menos, duas partes do casquilho (1a e 1b), que formam uma superfície de apoio interna, moldada em forma de esfera oca, sendo que, em sua totalidade, as partes do casquilho (1a e 1b) modelam a forma de um anel do mancai (1) com, respectivamente, uma abertura (2, 3) disposta nos lados frontais do anel do mancai (1) situados opostos, caracterizado pelo fato de que, transversal através de uma das seções transversais da abertura, está disposta, pelo menos, uma alma (4) que liga as partes do casquilho (1a e 1b).
2. Casquilho do mancai de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, a alma (4) apresenta uma moldagem arqueada, em essência, em forma de arco semicircular, através da seção transversal da abertura (3) do anel do mancai.
3. Casquilho do mancai de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, a alma (4) apresenta uma seção transversal, em essência, em forma de retângulo, sendo que, a dimensão lateral maior está disposta na direção da seção transversal da abertura (3) do anel do mancai (1).
4. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, a dimensão lateral menor da seção transversal da alma corresponde, em essência, à espessura do anel do mancai (1).
5. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, nos cantos externos do anel do mancai (1) está disposto, pelo menos, um ressalto (5, 6) como elemento de segurança contra torção.
6. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das

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2/2 reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, a alma (4) é constituída de um material sintético elástico.
7. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, o anel do mancai (1) e a alma (4) são constituídos de materiais sintéticos de diferente capacidade de dilatação.
8. Casquilho do mancai de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, a capacidade de dilatação do material sintético da alma (4) é essencialmente maior do que a do material sintético do anel do mancai (1).
9. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que, o anel do mancai (1) é constituído de material de PEEK.
10. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que, no material sintético são embutidos reforços de fibra.
11. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de que, entre as partes do casquilho (1a e 1b) do anel do mancai está disposta uma fenda intermediária (7) estreita.
12. Casquilho do mancai de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que, a alma (4) entre as partes do casquilho é formada como segurança contra torção para o casquilho do mancai em uma carcaça de articulação correspondente.

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